關(guān)于TCP/IP、UDP、Socket

對(duì)TCP/IP、UDP、Socket編程這些詞你不會(huì)很陌生吧？隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，這些詞充斥著我們的耳朵。那么我想問(wèn)：

• 1.什么是TCP/IP、UDP？
• 2.Socket在哪里呢？
• 3.Socket是什么呢？
• 4.你會(huì)使用它們嗎？

什么是TCP/IP、UDP？

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議，是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議集，它是為廣域網(wǎng)（WANs）設(shè)計(jì)的。
UDP（User Data Protocol，用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）是與TCP相對(duì)應(yīng)的協(xié)議。它是屬于TCP/IP協(xié)議族中的一種。
這里有一張圖，表明了這些協(xié)議的關(guān)系。

圖1

TCP/IP協(xié)議族包括運(yùn)輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層。現(xiàn)在你知道TCP/IP與UDP的關(guān)系了吧。

Socket在哪里呢？

在圖1中，我們沒(méi)有看到Socket的影子，那么它到底在哪里呢？還是用圖來(lái)說(shuō)話(huà)，一目了然。

圖2

原來(lái)Socket在這里。

Socket是什么呢？

Socket是應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設(shè)計(jì)模式中，Socket其實(shí)就是一個(gè)門(mén)面模式，它把復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議族隱藏在Socket接口后面，對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，一組簡(jiǎn)單的接口就是全部，讓Socket去組織數(shù)據(jù)，以符合指定的協(xié)議。

你會(huì)使用它們嗎？

前人已經(jīng)給我們做了好多的事了，網(wǎng)絡(luò)間的通信也就簡(jiǎn)單了許多，但畢竟還是有挺多工作要做的。以前聽(tīng)到Socket編程，覺(jué)得它是比較高深的編程知識(shí)，但是只要弄清Socket編程的工作原理，神秘的面紗也就揭開(kāi)了。

一個(gè)生活中的場(chǎng)景。你要打電話(huà)給一個(gè)朋友，先撥號(hào)，朋友聽(tīng)到電話(huà)鈴聲后提起電話(huà)，這時(shí)你和你的朋友就建立起了連接，就可以講話(huà)了。等交流結(jié)束，掛斷電話(huà)結(jié)束此次交談。生活中的場(chǎng)景就解釋了這工作原理，也許TCP/IP協(xié)議族就是誕生于生活中，這也不一定。

圖3

先從服務(wù)器端說(shuō)起。服務(wù)器端先初始化Socket，然后與端口綁定(bind)，對(duì)端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)(listen)，調(diào)用accept阻塞，等待客戶(hù)端連接。在這時(shí)如果有個(gè)客戶(hù)端初始化一個(gè)Socket，然后連接服務(wù)器(connect)，如果連接成功，這時(shí)客戶(hù)端與服務(wù)器端的連接就建立了。客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，服務(wù)器端接收請(qǐng)求并處理請(qǐng)求，然后把回應(yīng)數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶(hù)端，客戶(hù)端讀取數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉連接，一次交互結(jié)束。

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我們深諳信息交流的價(jià)值，那網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信，如我們每天打開(kāi)瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁(yè) 時(shí)，瀏覽器的進(jìn)程怎么與web服務(wù)器通信的？當(dāng)你用QQ聊天時(shí)，QQ進(jìn)程怎么與服務(wù)器或你好友所在的QQ進(jìn)程通信？這些都得靠socket？那什么是 socket？socket的類(lèi)型有哪些？還有socket的基本函數(shù)，這些都是本文想介紹的。本文的主要內(nèi)容如下：

• 1、網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？
• 2、Socket是什么？
• 3、socket的基本操作
  • 3.1、socket()函數(shù)
  • 3.2、bind()函數(shù)
  • 3.3、listen()、connect()函數(shù)
  • 3.4、accept()函數(shù)
  • 3.5、read()、write()函數(shù)等
  • 3.6、close()函數(shù)
• 4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解
• 5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解
• 6、一個(gè)例子

1、網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？

本地的進(jìn)程間通信（IPC）有很多種方式，但可以總結(jié)為下面4類(lèi)：

• 消息傳遞（管道、FIFO、消息隊(duì)列）
• 同步（互斥量、條件變量、讀寫(xiě)鎖、文件和寫(xiě)記錄鎖、信號(hào)量）
• 共享內(nèi)存（匿名的和具名的）
• 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（Solaris門(mén)和Sun RPC）

但這些都不是本文的主題！我們要討論的是網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程之間如何通信？首要解決的問(wèn)題是如何唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程，否則通信無(wú)從談起！在本地可以通過(guò)進(jìn)程PID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程，但是在網(wǎng)絡(luò)中這是行不通的。其實(shí)TCP/IP協(xié)議族已經(jīng)幫我們解決了這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)層的“ip地址”可以唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)，而傳輸層的“協(xié)議+端口”可以唯一標(biāo)識(shí)主機(jī)中的應(yīng)用程序（進(jìn)程）。這樣利用三元組（ip地址，協(xié)議，端口）就可以標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程了，網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程通信就可以利用這個(gè)標(biāo)志與其它進(jìn)程進(jìn)行交互。

使用TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用程序通常采用應(yīng)用編程接口：UNIX BSD的套接字（socket）和UNIX System V的TLI（已經(jīng)被淘汰），來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程之間的通信。就目前而言，幾乎所有的應(yīng)用程序都是采用socket，而現(xiàn)在又是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)程通信是無(wú)處不在，這就是我為什么說(shuō)“一切皆socket”。

2、什么是Socket？

上面我們已經(jīng)知道網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程是通過(guò)socket來(lái)通信的，那什么是socket呢？socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲學(xué)之一就是“一切皆文件”，都可以用“打開(kāi)open –> 讀寫(xiě)write/read –> 關(guān)閉close”模式來(lái)操作。我的理解就是Socket就是該模式的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，socket即是一種特殊的文件，一些socket函數(shù)就是對(duì)其進(jìn)行的操作（讀/寫(xiě)IO、打開(kāi)、關(guān)閉），這些函數(shù)我們?cè)诤竺孢M(jìn)行介紹。

socket一詞的起源

在組網(wǎng)領(lǐng)域的首次使用是在1970年2月12日發(fā)布的文獻(xiàn)IETF RFC33中發(fā)現(xiàn)的，撰寫(xiě)者為Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。根據(jù)美國(guó)計(jì)算機(jī)歷史博物館的記載，Croker寫(xiě)道：“命名空間的元素都可稱(chēng)為套接字接口。一個(gè)套接字接口構(gòu)成一個(gè)連接的一端，而一個(gè)連接可完全由一對(duì)套接字接口規(guī)定。”計(jì)算機(jī)歷史博物館補(bǔ)充道：“這比BSD的套接字接口定義早了大約12年。”

3、socket的基本操作

既然socket是“open—write/read—close”模式的一種實(shí)現(xiàn)，那么socket就提供了這些操作對(duì)應(yīng)的函數(shù)接口。下面以TCP為例，介紹幾個(gè)基本的socket接口函數(shù)。

3.1、socket()函數(shù)

int socket(int domain, int type, int protocol);

socket函數(shù)對(duì)應(yīng)于普通文件的打開(kāi)操作。普通文件的打開(kāi)操作返回一個(gè)文件描述字，而socket()用于創(chuàng)建一個(gè)socket描述符（socket descriptor），它唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)socket。這個(gè)socket描述字跟文件描述字一樣，后續(xù)的操作都有用到它，把它作為參數(shù)，通過(guò)它來(lái)進(jìn)行一些讀寫(xiě)操作。

正如可以給fopen的傳入不同參數(shù)值，以打開(kāi)不同的文件。創(chuàng)建socket的時(shí)候，也可以指定不同的參數(shù)創(chuàng)建不同的socket描述符，socket函數(shù)的三個(gè)參數(shù)分別為：

• domain：即協(xié)議域，又稱(chēng)為協(xié)議族（family）。常用的協(xié)議族有，AF_INET、AF_INET6、AF_LOCAL（或稱(chēng)AF_UNIX，Unix域socket）、AF_ROUTE等等。協(xié)議族決定了socket的地址類(lèi)型，在通信中必須采用對(duì)應(yīng)的地址，如AF_INET決定了要用ipv4地址（32位的）與端口號(hào)（16位的）的組合、AF_UNIX決定了要用一個(gè)絕對(duì)路徑名作為地址。
• type：指定socket類(lèi)型。常用的socket類(lèi)型有，SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW、SOCK_PACKET、SOCK_SEQPACKET等等（socket的類(lèi)型有哪些？）。
• protocol：故名思意，就是指定協(xié)議。常用的協(xié)議有，IPPROTO_TCP、IPPTOTO_UDP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_TIPC等，它們分別對(duì)應(yīng)TCP傳輸協(xié)議、UDP傳輸協(xié)議、STCP傳輸協(xié)議、TIPC傳輸協(xié)議。

注意：并不是上面的type和protocol可以隨意組合的，如SOCK_STREAM不可以跟IPPROTO_UDP組合。當(dāng)protocol為0時(shí)，會(huì)自動(dòng)選擇type類(lèi)型對(duì)應(yīng)的默認(rèn)協(xié)議。

當(dāng)我們調(diào)用socket創(chuàng)建一個(gè)socket時(shí)，返回的socket描述字它存在于協(xié)議族（address family，AF_XXX）空間中，但沒(méi)有一個(gè)具體的地址。如果想要給它賦值一個(gè)地址，就必須調(diào)用bind()函數(shù)，否則就當(dāng)調(diào)用connect()、listen()時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)隨機(jī)分配一個(gè)端口。

3.2、bind()函數(shù)

正如上面所說(shuō)bind()函數(shù)把一個(gè)地址族中的特定地址賦給socket。例如對(duì)應(yīng)AF_INET、AF_INET6就是把一個(gè)ipv4或ipv6地址和端口號(hào)組合賦給socket。

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

函數(shù)的三個(gè)參數(shù)分別為：

• sockfd：即socket描述字，它是通過(guò)socket()函數(shù)創(chuàng)建了，唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)socket。bind()函數(shù)就是將給這個(gè)描述字綁定一個(gè)名字。
• addr：一個(gè)const?struct?sockaddr *指針，指向要綁定給sockfd的協(xié)議地址。這個(gè)地址結(jié)構(gòu)根據(jù)地址創(chuàng)建socket時(shí)的地址協(xié)議族的不同而不同，如ipv4對(duì)應(yīng)的是：

  struct sockaddr_in {
      sa_family_t    sin_family; 
      in_port_t      sin_port;   
      struct in_addr sin_addr;   
  };
  
  struct in_addr {
      uint32_t       s_addr;     
  };

  ipv6對(duì)應(yīng)的是：

  struct sockaddr_in6 { 
      sa_family_t     sin6_family;    
      in_port_t       sin6_port;      
      uint32_t        sin6_flowinfo;  
      struct in6_addr sin6_addr;      
      uint32_t        sin6_scope_id;  
  };
  
  struct in6_addr { 
      unsigned char   s6_addr[16];    
  };

  Unix域?qū)?yīng)的是：

  #define UNIX_PATH_MAX    108
  
  struct sockaddr_un { 
      sa_family_t sun_family;                
      char        sun_path[UNIX_PATH_MAX];   
  };

• addrlen：對(duì)應(yīng)的是地址的長(zhǎng)度。

通常服務(wù)器在啟動(dòng)的時(shí)候都會(huì)綁定一個(gè)眾所周知的地址（如ip地址+端口號(hào)），用于提供服務(wù)，客戶(hù)就可以通過(guò)它來(lái)接連服務(wù)器；而客戶(hù)端就不用指定，有系統(tǒng)自動(dòng)分配一個(gè)端口號(hào)和自身的ip地址組合。這就是為什么通常服務(wù)器端在listen之前會(huì)調(diào)用bind()，而客戶(hù)端就不會(huì)調(diào)用，而是在connect()時(shí)由系統(tǒng)隨機(jī)生成一個(gè)。

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序與主機(jī)字節(jié)序

主機(jī)字節(jié)序就是我們平常說(shuō)的大端和小端模式：不同的CPU有不同的字節(jié)序類(lèi)型，這些字節(jié)序是指整數(shù)在內(nèi)存中保存的順序，這個(gè)叫做主機(jī)序。引用標(biāo)準(zhǔn)的Big-Endian和Little-Endian的定義如下：

• a) Little-Endian就是低位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，高位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。
• b) Big-Endian就是高位字節(jié)排放在內(nèi)存的低地址端，低位字節(jié)排放在內(nèi)存的高地址端。

網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序：4個(gè)字節(jié)的32 bit值以下面的次序傳輸：首先是0～7bit，其次8～15bit，然后16～23bit，最后是24~31bit。這種傳輸次序稱(chēng)作大端字節(jié)序。由于TCP/IP首部中所有的二進(jìn)制整數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)都要求以這種次序，因此它又稱(chēng)作網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。字節(jié)序，顧名思義字節(jié)的順序，就是大于一個(gè)字節(jié)類(lèi)型的數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放順序，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)沒(méi)有順序的問(wèn)題了。

所以： 在將一個(gè)地址綁定到socket的時(shí)候，請(qǐng)先將主機(jī)字節(jié)序轉(zhuǎn)換成為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序，而不要假定主機(jī)字節(jié)序跟網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序一樣使用的是Big-Endian。由于 這個(gè)問(wèn)題曾引發(fā)過(guò)血案！公司項(xiàng)目代碼中由于存在這個(gè)問(wèn)題，導(dǎo)致了很多莫名其妙的問(wèn)題，所以請(qǐng)謹(jǐn)記對(duì)主機(jī)字節(jié)序不要做任何假定，務(wù)必將其轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序再 賦給socket。

3.3、listen()、connect()函數(shù)

如果作為一個(gè)服務(wù)器，在調(diào)用socket()、bind()之后就會(huì)調(diào)用listen()來(lái)監(jiān)聽(tīng)這個(gè)socket，如果客戶(hù)端這時(shí)調(diào)用connect()發(fā)出連接請(qǐng)求，服務(wù)器端就會(huì)接收到這個(gè)請(qǐng)求。

int listen(int sockfd, int backlog);

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

listen函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)即為要監(jiān)聽(tīng)的socket描述字，第二個(gè)參數(shù)為相應(yīng)socket可以排隊(duì)的最大連接個(gè)數(shù)。socket()函數(shù)創(chuàng)建的socket默認(rèn)是一個(gè)主動(dòng)類(lèi)型的，listen函數(shù)將socket變?yōu)楸粍?dòng)類(lèi)型的，等待客戶(hù)的連接請(qǐng)求。

connect函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)即為客戶(hù)端的socket描述字，第二參數(shù)為服務(wù)器的socket地址，第三個(gè)參數(shù)為socket地址的長(zhǎng)度。客戶(hù)端通過(guò)調(diào)用connect函數(shù)來(lái)建立與TCP服務(wù)器的連接。

3.4、accept()函數(shù)

TCP服務(wù)器端依次調(diào)用socket()、bind()、listen()之后，就會(huì)監(jiān)聽(tīng)指定的socket地址了。TCP客戶(hù)端依次調(diào)用socket()、connect()之后就想TCP服務(wù)器發(fā)送了一個(gè)連接請(qǐng)求。TCP服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)到這個(gè)請(qǐng)求之后，就會(huì)調(diào)用accept()函數(shù)取接收請(qǐng)求，這樣連接就建立好了。之后就可以開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)I/O操作了，即類(lèi)同于普通文件的讀寫(xiě)I/O操作。

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

accept函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字，第二個(gè)參數(shù)為指向struct?sockaddr *的指針，用于返回客戶(hù)端的協(xié)議地址，第三個(gè)參數(shù)為協(xié)議地址的長(zhǎng)度。如果accpet成功，那么其返回值是由內(nèi)核自動(dòng)生成的一個(gè)全新的描述字，代表與返回客戶(hù)的TCP連接。

注意：accept的第一個(gè)參數(shù)為服務(wù)器的socket描述字，是服務(wù)器開(kāi)始調(diào)用socket()函數(shù)生成的，稱(chēng)為監(jiān)聽(tīng)socket描述字；而accept函數(shù)返回的是已連接的socket描述字。一個(gè)服務(wù)器通常通常僅僅只創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)聽(tīng)socket描述字，它在該服務(wù)器的生命周期內(nèi)一直存在。內(nèi)核為每個(gè)由服務(wù)器進(jìn)程接受的客戶(hù)連接創(chuàng)建了一個(gè)已連接socket描述字，當(dāng)服務(wù)器完成了對(duì)某個(gè)客戶(hù)的服務(wù)，相應(yīng)的已連接socket描述字就被關(guān)閉。

3.5、read()、write()等函數(shù)

萬(wàn)事具備只欠東風(fēng)，至此服務(wù)器與客戶(hù)已經(jīng)建立好連接了。可以調(diào)用網(wǎng)絡(luò)I/O進(jìn)行讀寫(xiě)操作了，即實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)咯中不同進(jìn)程之間的通信！網(wǎng)絡(luò)I/O操作有下面幾組：

• read()/write()
• recv()/send()
• readv()/writev()
• recvmsg()/sendmsg()
• recvfrom()/sendto()

我推薦使用recvmsg()/sendmsg()函數(shù)，這兩個(gè)函數(shù)是最通用的I/O函數(shù)，實(shí)際上可以把上面的其它函數(shù)都替換成這兩個(gè)函數(shù)。它們的聲明如下：

       #include 

       ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
       ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

       #include 
       #include 

       ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
       ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

       ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,
                      const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
       ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,
                        struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

       ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
       ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);

read函數(shù)是負(fù)責(zé)從fd中讀取內(nèi)容.當(dāng)讀成功時(shí)，read返回實(shí)際所讀的字節(jié)數(shù)，如果返回的值是0表示已經(jīng)讀到文件的結(jié)束了，小于0表示出現(xiàn)了錯(cuò)誤。如果錯(cuò)誤為EINTR說(shuō)明讀是由中斷引起的，如果是ECONNREST表示網(wǎng)絡(luò)連接出了問(wèn)題。

write函數(shù)將buf中的nbytes字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)入文件描述符fd.成功時(shí)返回寫(xiě)的字節(jié) 數(shù)。失敗時(shí)返回-1，并設(shè)置errno變量。在網(wǎng)絡(luò)程序中，當(dāng)我們向套接字文件描述符寫(xiě)時(shí)有倆種可能。1)write的返回值大于0，表示寫(xiě)了部分或者是 全部的數(shù)據(jù)。2)返回的值小于0，此時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。我們要根據(jù)錯(cuò)誤類(lèi)型來(lái)處理。如果錯(cuò)誤為EINTR表示在寫(xiě)的時(shí)候出現(xiàn)了中斷錯(cuò)誤。如果為EPIPE表示 網(wǎng)絡(luò)連接出現(xiàn)了問(wèn)題(對(duì)方已經(jīng)關(guān)閉了連接)。

其它的我就不一一介紹這幾對(duì)I/O函數(shù)了，具體參見(jiàn)man文檔或者baidu、Google，下面的例子中將使用到send/recv。

3.6、close()函數(shù)

在服務(wù)器與客戶(hù)端建立連接之后，會(huì)進(jìn)行一些讀寫(xiě)操作，完成了讀寫(xiě)操作就要關(guān)閉相應(yīng)的socket描述字，好比操作完打開(kāi)的文件要調(diào)用fclose關(guān)閉打開(kāi)的文件。

#include 
int close(int fd);

close一個(gè)TCP socket的缺省行為時(shí)把該socket標(biāo)記為以關(guān)閉，然后立即返回到調(diào)用進(jìn)程。該描述字不能再由調(diào)用進(jìn)程使用，也就是說(shuō)不能再作為read或write的第一個(gè)參數(shù)。

注意：close操作只是使相應(yīng)socket描述字的引用計(jì)數(shù)-1，只有當(dāng)引用計(jì)數(shù)為0的時(shí)候，才會(huì)觸發(fā)TCP客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送終止連接請(qǐng)求。

4、socket中TCP的三次握手建立連接詳解

我們知道tcp建立連接要進(jìn)行“三次握手”，即交換三個(gè)分組。大致流程如下：

• 客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)SYN J
• 服務(wù)器向客戶(hù)端響應(yīng)一個(gè)SYN K，并對(duì)SYN J進(jìn)行確認(rèn)ACK J+1
• 客戶(hù)端再想服務(wù)器發(fā)一個(gè)確認(rèn)ACK K+1

只有就完了三次握手，但是這個(gè)三次握手發(fā)生在socket的那幾個(gè)函數(shù)中呢？請(qǐng)看下圖：

圖1、socket中發(fā)送的TCP三次握手

從圖中可以看出，當(dāng)客戶(hù)端調(diào)用connect時(shí)，觸發(fā)了連接請(qǐng)求，向服務(wù)器發(fā)送了SYN J包，這時(shí)connect進(jìn)入阻塞狀態(tài)；服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)到連接請(qǐng)求，即收到SYN J包，調(diào)用accept函數(shù)接收請(qǐng)求向客戶(hù)端發(fā)送SYN K ，ACK J+1，這時(shí)accept進(jìn)入阻塞狀態(tài)；客戶(hù)端收到服務(wù)器的SYN K ，ACK J+1之后，這時(shí)connect返回，并對(duì)SYN K進(jìn)行確認(rèn)；服務(wù)器收到ACK K+1時(shí)，accept返回，至此三次握手完畢，連接建立。

總結(jié)：客戶(hù)端的connect在三次握手的第二個(gè)次返回，而服務(wù)器端的accept在三次握手的第三次返回。

5、socket中TCP的四次握手釋放連接詳解

上面介紹了socket中TCP的三次握手建立過(guò)程，及其涉及的socket函數(shù)。現(xiàn)在我們介紹socket中的四次握手釋放連接的過(guò)程，請(qǐng)看下圖：

圖2、socket中發(fā)送的TCP四次握手

圖示過(guò)程如下：

• 某個(gè)應(yīng)用進(jìn)程首先調(diào)用close主動(dòng)關(guān)閉連接，這時(shí)TCP發(fā)送一個(gè)FIN M；
• 另一端接收到FIN M之后，執(zhí)行被動(dòng)關(guān)閉，對(duì)這個(gè)FIN進(jìn)行確認(rèn)。它的接收也作為文件結(jié)束符傳遞給應(yīng)用進(jìn)程，因?yàn)镕IN的接收意味著應(yīng)用進(jìn)程在相應(yīng)的連接上再也接收不到額外數(shù)據(jù)；
• 一段時(shí)間之后，接收到文件結(jié)束符的應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用close關(guān)閉它的socket。這導(dǎo)致它的TCP也發(fā)送一個(gè)FIN N；
• 接收到這個(gè)FIN的源發(fā)送端TCP對(duì)它進(jìn)行確認(rèn)。

這樣每個(gè)方向上都有一個(gè)FIN和ACK。

6.下面給出實(shí)現(xiàn)的一個(gè)實(shí)例

首先，先給出實(shí)現(xiàn)的截圖

服務(wù)器端代碼如下：

#include "InitSock.h"
#include
#include
using namespace std;
CInitSock initSock; // 初始化Winsock庫(kù)
int main()
{
// 創(chuàng)建套節(jié)字
SOCKET sListen = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//用來(lái)指定套接字使用的地址格式，通常使用AF_INET
//指定套接字的類(lèi)型，若是SOCK_DGRAM，則用的是udp不可靠傳輸
//配合type參數(shù)使用，指定使用的協(xié)議類(lèi)型（當(dāng)指定套接字類(lèi)型后，可以設(shè)置為0，因?yàn)槟J(rèn)為UDP或TCP）
if(sListen == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed socket() \n");
return 0;
}
// 填充sockaddr_in結(jié)構(gòu) ,是個(gè)結(jié)構(gòu)體
sockaddr_in sin;
sin.sin_family = AF_INET;
sin.sin_port = htons(4567); //1024 ~ 49151：普通用戶(hù)注冊(cè)的端口號(hào)
sin.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;
// 綁定這個(gè)套節(jié)字到一個(gè)本地地址
if(::bind(sListen, (LPSOCKADDR)&sin, sizeof(sin)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed bind() \n");
return 0;
}
// 進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)模式
//2指的是，監(jiān)聽(tīng)隊(duì)列中允許保持的尚未處理的最大連接數(shù)
if(::listen(sListen, 2) == SOCKET_ERROR)
{
printf("Failed listen() \n");
return 0;
}
// 循環(huán)接受客戶(hù)的連接請(qǐng)求
sockaddr_in remoteAddr;
int nAddrLen = sizeof(remoteAddr);
SOCKET sClient = 0;
char szText[] = " TCP Server Demo! \r\n";
while(sClient==0)
{
// 接受一個(gè)新連接
//（(SOCKADDR*)&remoteAddr）一個(gè)指向sockaddr_in結(jié)構(gòu)的指針，用于獲取對(duì)方地址
sClient = ::accept(sListen, (SOCKADDR*)&remoteAddr, &nAddrLen);
if(sClient == INVALID_SOCKET)
{
printf("Failed accept()");
}
printf("接受到一個(gè)連接：%s \r\n", inet_ntoa(remoteAddr.sin_addr));
continue ;
}
while(TRUE)
{
// 向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)
gets(szText) ;
::send(sClient, szText, strlen(szText), 0);
// 從客戶(hù)端接收數(shù)據(jù)
char buff[256] ;
int nRecv = ::recv(sClient, buff, 256, 0);
if(nRecv > 0)
{
buff[nRecv] = '\0';
printf(" 接收到數(shù)據(jù)：%s\n", buff);
}
}
// 關(guān)閉同客戶(hù)端的連接
::closesocket(sClient);
// 關(guān)閉監(jiān)聽(tīng)套節(jié)字
::closesocket(sListen);
return 0;
}

?客戶(hù)端代碼：

#include "InitSock.h"
#include
#include
using namespace std;
CInitSock initSock; // 初始化Winsock庫(kù)
int main()
{
// 創(chuàng)建套節(jié)字
SOCKET s = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
if(s == INVALID_SOCKET)
{
printf(" Failed socket() \n");
return 0;
}
// 也可以在這里調(diào)用bind函數(shù)綁定一個(gè)本地地址
// 否則系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)安排
// 填寫(xiě)遠(yuǎn)程地址信息
sockaddr_in servAddr;
servAddr.sin_family = AF_INET;
servAddr.sin_port = htons(4567);
// 注意，這里要填寫(xiě)服務(wù)器程序（TCPServer程序）所在機(jī)器的IP地址
// 如果你的計(jì)算機(jī)沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，直接使用127.0.0.1即可
servAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");
if(::connect(s, (sockaddr*)&servAddr, sizeof(servAddr)) == -1)
{
printf(" Failed connect() \n");
return 0;
}
char buff[256];
char szText[256] ;
while(TRUE)
{
//從服務(wù)器端接收數(shù)據(jù)
int nRecv = ::recv(s, buff, 256, 0);
if(nRecv > 0)
{
buff[nRecv] = '\0';
printf("接收到數(shù)據(jù)：%s\n", buff);
}
// 向服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)
gets(szText) ;
szText[255] = '\0';
::send(s, szText, strlen(szText), 0) ;
}
// 關(guān)閉套節(jié)字
::closesocket(s);
return 0;
}

封裝的InitSock.h

#include
#include
#include
#include
#pragma comment(lib, "WS2_32") // 鏈接到WS2_32.lib
class CInitSock
{
public:
CInitSock(BYTE minorVer = 2, BYTE majorVer = 2)
{
// 初始化WS2_32.dll
WSADATA wsaData;
WORD sockVersion = MAKEWORD(minorVer, majorVer);
if(::WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
{
exit(0);
}
}
~CInitSock()
{
::WSACleanup();
}
};